EP1447904B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Unterdrücken von Überspannungsimpulsen eines gesteuerten pulsbreitenmodulierten Wechselrichters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Unterdrücken von Überspannungsimpulsen eines gesteuerten pulsbreitenmodulierten Wechselrichters Download PDF

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EP1447904B1
EP1447904B1 EP04002804A EP04002804A EP1447904B1 EP 1447904 B1 EP1447904 B1 EP 1447904B1 EP 04002804 A EP04002804 A EP 04002804A EP 04002804 A EP04002804 A EP 04002804A EP 1447904 B1 EP1447904 B1 EP 1447904B1
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EP
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pulse
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firing
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time
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EP04002804A
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Russel J. Kerkman
David Leggate
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Rockwell Automation Technologies Inc
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Rockwell Automation Technologies Inc
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output

Definitions

  • a three-phase PWM inverter consists of three pairs of switches, each switch pair including series arranged upper and lower switches configured between positive and negative DC power supplies. Each pair of switches is linked to a unique motor terminal by a unique supply line, each supply line is connected to a node between an associated pair of switches. Each firing signal controls an associated switch pair to alternately connect a stator winding between the positive and negative DC power supplies to produce a series of high frequency voltage pulses that resemble the firing signals.
  • a changing average of the high frequency voltage pulses over a period defines a fundamental low frequency alternating line-to-line voltage between motor terminals that drives the motor.
  • twice overvoltage i.e. twice the PWM inverter DC power supply level
  • twice overvoltage levels are caused by various combinations of line voltage rise time and magnitude, imperfect matches between line-to-line supply cable and motor surge impedances, and cable length. Line voltage frequency and switch modulating techniques have little effect on twice overvoltage levels.
  • One other solution to mitigate the adverse effects of rise time induced motor overvoltages has been to modify modulation and commutation software.
  • Some of the more sophisticated techniques of this type include providing a motor controller that modifies firing pulses that are provided to an inverter in a manner calculated to eliminate greater than twice overvoltage switching sequences. When the period between two voltage changes is less than the period required for a substantially steady state voltage near zero to be reached, the period between the two voltage changes is increased. Where switching sequence results in greater than twice overvoltage due to polarity reversal, the switching sequence is altered to eliminate the possibility of greater than twice overvoltage.
  • MMPT Maximum-Minimum Pulse Technique
  • PET Pulse Elimination Technique
  • some of the pulses having characteristics which could generate greater than twice overvoltage are eliminated.
  • some of the positive pulse durations during positive half cycles are increased and set equal to the carrier period and some of the negative pulse durations during negative half cycles are increased and set equal to the carrier period.
  • the result is a terminal voltage magnitude which is essentially unaffected by pulse alterations.
  • the invention includes a method to be used with a motor controller generating firing pulses to control an inverter, the inverter providing exciting voltage to a motor corresponding to the firing pulses, the voltage having a maximum intended amplitude, the method for substantially eliminating exciting voltage overvoltage by modifying the firing pulses, the method comprising the steps of (a)identifying characteristics of an initial firing pulse, (b)comparing the initial pulse characteristics to an overvoltage characteristic set known to cause overvoltage, (c)where the initial pulse characteristics match the overvoltage characteristic set, altering the initial firing pulse such that the altered firing pulse does not cause overvoltage, (d)identifying an accumulated error corresponding to the modified firing pulse, (e)modifying the firing pulse following the altered firing pulse as a function of the accumulated error to generate a composite firing pulse; and (f) repeating steps (a) through (e) with the composite firing pulse as the initial firing pulse.
  • the controller includes a comparator that compares a reference signal to a carrier signal to provide the following firing pulses, one following firing pulse provided during each carrier period, each following firing pulse characterized by an on-time having a duration that is between zero and the duration of the carrier period, the step of comparing including comparing the duration to the initial firing pulse to zero, when the initial firing pulse duration is less than zero, the step of identifying an accumulated error including setting the accumulated error equal to the duration of the initial firing period and the step of altering the initial firing pulse including setting the duration of the altered firing pulse to zero.
  • the overvoltage characteristic set includes a minimum pulse time corresponding to the minimum pulse durations that can occur without causing overvoltage to occur and, wherein, the step of comparing further includes, when the initial firing pulse duration is between zero and the carrier period duration, comparing the initial firing pulse duration to the minimum pulse time and, when the initial firing pulse duration is less than the minimum pulse time, the step of identifying an accumulated error including mathematically combining the initial firing pulse duration and the minimum pulse time and the step of altering the initial firing pulse including setting the duration of the altered firing pulse to the minimum pulse time.
  • the step of mathematically combining the initial firing pulse duration and the minimum pulse time may include subtracting the minimum pulse time from the initial firing pulse duration.
  • the invention also includes a method to be used with a motor controller generating firing pulses to control an inverter, the inverter providing exciting voltage to a motor corresponding to the firing pulses, the voltage having a maximum intended amplitude, the controller including a comparator that compares a reference signal to a carrier signal to provide following firing pulses, one following firing pulse provided during each carrier period, each following firing pulse characterized by an on-time having a duration that is between zero and the duration of the carrier period, an overvoltage characteristic set including a minimum pulse time corresponding to the minimum pulse durations that can occur without causing overvoltage, the method for substantially eliminating exciting voltage overvoltage by modifying the firing pulses, the method comprising the steps of (a)identifying the duration of an initial firing pulse; (b)comparing the initial firing pulse duration to zero, (c)when the initial firing pulse duration is less than zero, setting an accumulated error equal to the duration of the initial firing period and setting the duration of an altered firing pulse to zero and skipping to step (k), (d)comparing the initial firing pulse
  • the controller includes a comparator that compares a reference signal to a carrier signal to provide the following firing pulses, each following firing pulse characterized by an on-time having a duration that is between zero and the duration of the carrier period, the overvoltage characteristic set including a minimum pulse time and a maximum pulse time corresponding to the minimum and maximum pulse durations that can occur without causing overvoltage to occur and, wherein, the comparator compares the initial firing pulse duration to at least a subset of a zero value, the carrier period duration, the minimum pulse time and the maximum pulse time and when the initial pulse duration is greater than the maximum pulse time or less than the minimum pulse time, the first pulse modifier alters the initial pulse duration by subtracting one of the zero value, the carrier period duration, the minimum pulse time and the maximum pulse time from the initial pulse duration and wherein the error identifier identifies the accumulated error by, when the first pulse modifier alters the initial pulse duration by subtracting the zero value, the carrier period duration, the minimum pulse time or the maximum pulse time from the initial pulse duration, setting the
  • the first pulse modifier when the initial pulse duration is less than zero, sets the altered pulse equal to the zero value, when the initial pulse duration is greater than the carrier period duration, the first pulse modifier sets the altered pulse equal to the carrier period duration, when the initial pulse duration is less than the minimum pulse time and greater than zero, the first pulse modifier sets the altered pulse equal to the minimum pulse time and when the initial pulse duration is greater than the maximum pulse time and less than the carrier period duration, the first pulse modifier sets the altered pulse equal to the maximum pulse time.
  • the invention includes an apparatus to be used with a motor controller generating firing pulses to control an inverter, the inverter providing exciting voltage to a motor corresponding to the firing pulses, the voltage having a maximum intended amplitude, the apparatus for substantially eliminating exciting voltage overvoltage by modifying the firing pulses, the apparatus comprising a processor running a program to perform the steps of (a)identifying characteristics of an initial firing pulse, (b)comparing the initial pulse characteristics to an overvoltage characteristic set known to cause overvoltage, (c)where the initial pulse characteristics match the overvoltage characteristic set, altering the initial firing pulse such that the altered firing pulse does not cause overvoltage, (d)identifying an accumulated error corresponding to the altered firing pulse, (e)modifying the firing pulse following the altered firing pulse as a function of the accumulated error to generate a composite firing pulse and (f)repeating steps (a) through (e) with the composite firing pulse as the initial firing pulse.
  • Fig. 2 includes graphs illustrating voltage and current spectrum corresponding to the waveforms of Fig. 1 ;
  • overvoltage compensator 58 includes a second pulse modifier 74, a comparator 72, a first pulse modifier 78 and an error identifier 76.
  • Reference signal Urf from module 60 is received by second pulse modifier 74.
  • an accumulated error U er corresponding to a previous carrier cycle is provided to pulse modifier 74 by error identifier 76.
  • accumulated error U er corresponds to a rolling sum of all uncompensated modifications to previous reference signals (i.e., reference signals that occurred during previous carrier cycles). For example, where a reference signal U rf count corresponding to an on trigger time (see ⁇ 1 in Fig. 6 ) is modified by reducing the count by 100 to avoid overvoltage conditions, 100 is added to (i.e., accumulated) the accumulated error U er . Where the next trigger on time corresponding to the next carrier period is modified by reducing the count by 120 to avoid overvoltage conditions, 120 is added to the accumulated error U er and so on. Modifier 74 adds the accumulated error U er to the reference signal U rf thereby generating a composite reference signal U rfc Composite reference signal U rfc is provided to comparator 72.
  • control passes to block 96.
  • comparator 72 compares the composite reference signal U rfc (k) to the minimum pulse time T min . Where the composite signal U rfc (k) is less than the minimum pulse time value T min , control passes from block 96 to block 102.
  • first pulse modifier 78 sets the adjusted reference signal U rfa (k) equal to the minimum pulse time value T min .
  • error identifier 76 sets the accumulated error signal U er (k) equal to the difference between the composite reference signal U rf (k) and the adjusted reference signal U rfa (k). To this end, identifier 76 subtracts the minimum pulse time value T min from the composite signal U rfc (k) to generate the accumulated error signal U er (k). After block 102, control passes to block 95 and then on to block 81 where the cycle is repeated.
  • FIG. 10 yet one other simplified method 80" according to the present invention is illustrated.
  • blocks that are similar to the block in Fig. 8 are identified by identical numbers followed a " " " and, similar blocks perform similar functions. Again, in the interest of simplifying this explanation, the operation of each of the blocks in Fig 10 will not be explained again herein detail.
  • the process 80" is generally different than process described above with respect to Fig. 8 in that process 80" does not eliminate pulses but instead limits pulses to the maximum and minimum pulse times allowable. In this regard, process 80" does not include functions corresponding to blocks 86, 88, 90 or 92 as illustrated in Fig. 8 above.

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Claims (19)

  1. Verfahren zur Verwendung mit einer Motorsteuereinheit (57), die Einschaltimpulse zur Steuerung eines Wechselrichters (52) erzeugt, wobei der Wechselrichter (52) eine Erregerspannung an einen Motor (54) liefert, die den Einschaltimpulsen entspricht, wobei die Spannung eine maximal beabsichtigte Amplitude aufweist, wobei das Verfahren dazu dient, eine Erregerspannungs-Überspannung durch Modifizieren der Einschaltimpulse im Wesentlichen zu beseitigen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    a) Identifizieren von Eigenschaften eines Anfangseinschaltimpulses;
    b) Vergleichen der Anfangsimpulseigenschaften mit einer Menge von Überspannungseigenschaften, von denen bekannt ist, dass sie eine Überspannung veranlassen;
    c) Ändern des Anfangseinschaltimpulses in der Weise, dass der geänderte Einschaltimpuls keine Überspannung hervorruft, wenn die Anfangsimpulseigenschaften an die Menge von Überspannungseigenschaften angepasst sind, gekennzeichnet durch
    d) Identifizieren eines aufsummierten Fehlers, der dem modifizierten Einschaltimpuls entspricht;
    e) Modifizieren des Einschaltimpulses, dem dem geänderten Einschaltimpuls folgend, in Abhängigkeit von dem aufsummierten Fehler zum Erzeugen eines zusammengesetzten Einschaltimpulses; und
    f) Wiederholen der Schritte (a) bis (e) mit dem zusammengesetzten Einschaltimpuls als der Anfangseinschaltimpuls.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Identifizierens des aufsummierten Fehlers das Identifizieren der Differenz zwischen dem Anfangseinschaltimpuls und dem geänderten Einschaltimpuls enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Modifizierens des Einschaltimpulses das Addieren des aufsummierten Fehlers zu dem Impuls, dem geänderten Einschaltimpuls folgend, enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (57) einen Komparator (60) enthält, der ein Referenzsignal mit einem Trägersignal vergleicht, um die folgenden Einschaltimpulse zu liefern, wobei während jeder Trägerperiode ein folgender Einschaltimpuls geliefert wird, wobei jeder folgende Einschaltimpuls durch eine Einschaltzeit mit einer Dauer gekennzeichnet ist, die zwischen null und der Dauer der Trägerperiode liegt, wobei der Schritt des Vergleichens das Vergleichen der Dauer bis zu dem Anfangseinschaltimpuls mit null enthält, wobei der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das Einstellen des aufsummierten Fehlers gleich der Dauer der Anfangseinschaltperiode enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf null enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer kleiner als null ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Vergleichens ferner das Vergleichen der Dauer des Anfangseinschaltimpulses mit der Trägerperiodendauer enthält, wobei der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das mathematische Kombinieren der
    Anfangseinschaltimpulsdauer und der Trägerperiodendauer enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die Trägerperiodendauer enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer größer als die Trägerperiodendauer ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des mathematischen Kombinierens der Anfangseinschaltimpulsdauer und der Trägerperiodendauer das Subtrahieren der Trägerperiodendauer von der Anfangseinschaltimpulsdauer enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine minimale Impulszeit enthält, die den minimalen Impulsdauern entspricht, die auftreten können, ohne zu veranlassen, dass eine Überspannung auftritt, und wobei der Schritt des Vergleichens ferner das Vergleichen der Anfangseinschaltimpulsdauer mit der minimalen Impulsdauer enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer zwischen null und der Trägerperiodendauer liegt, und wobei der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das mathematische Kombinieren der Anfangseinschaltimpulsdauer und der minimalen Impulsdauer enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die minimale Impulsdauer enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer kleiner als die minimale Impulsdauer ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des mathematischen Kombinierens der Anfangseinschaltimpulsdauer und der minimalen Impulszeit das Subtrahieren der minimalen Impulszeit von der Anfangseinschaltimpulsdauer enthält.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine maximale Impulszeit enthält, die den maximalen Impulsdauern entspricht, die auftreten können, ohne zu veranlassen, dass eine Überspannung auftritt, und wobei der Schritt des Vergleichens ferner das Vergleichen der Anfangseinschaltimpulsdauer mit der maximalen Impulszeit enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer zwischen null und der Trägerperiodendauer liegt, und der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das mathematische Kombinieren der Anfangseinschaltimpulsdauer und der maximalen Impulsdauer enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die maximale Impulszeit enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer größer als die maximale Impulszeit ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des mathematischen Kombinierens der Anfangseinschaltimpulsdauer und der maximalen Impulszeit das Subtrahieren der maximalen Impulszeit von der Anfangseinschaltimpulsdauer enthält.
  11. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (57) einen Komparator (60) enthält, der ein Referenzsignal mit einem Trägersignal vergleicht, um die folgenden Einschaltimpulse zu liefern, wobei jeder der folgenden Einschaltimpulse durch eine Einschaltzeit gekennzeichnet ist, die eine Dauer aufweist, die zwischen null und der Dauer der Trägerperiode liegt, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine minimale Impulszeit enthält, die den minimalen Impulsdauern entspricht, die auftreten können, ohne zu veranlassen, dass eine Überspannung auftritt, und wobei der Schritt des Vergleichens den Schritt des Vergleichens der Anfangseinschaltimpulsdauer mit der minimalen Impulszeit enthält und wobei der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das mathematische Kombinieren der Anfangseinschaltimpulsdauer und der minimalen Impulsdauer enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die minimale Impulszeit enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer kleiner als die minimale Impulszeit ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine maximale Impulszeit enthält, die den maximalen Impulsdauern entspricht, die auftreten können, ohne zu veranlassen, dass eine Überspannung auftritt, und wobei der Schritt des Vergleichens ferner das Vergleichen der Anfangseinschaltimpulsdauer mit der maximalen Impulszeit enthält und der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das mathematische Kombinieren der Anfangseinschaltimpulsdauer und der maximalen Impulszeit enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die maximale Impulszeit enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer größer als die maximale Impulszeit ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (57) einen Komparator (60) enthält, der ein Referenzsignal mit einem Trägersignal vergleicht, um die folgenden Einschaltimpulse zu liefern, wobei jeder der folgenden Einschaltimpulse gekennzeichnet ist durch eine Einschaltzeit, die eine Dauer aufweist, die zwischen null und der Dauer der Trägerperiode liegt, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine minimale und eine maximale Impulszeit enthält, die den minimalen Impulsdauern und den maximalen Impulsdauern entsprechen, die auftreten können, ohne eine Überspannung zu verursachen, und wobei der Schritt des Vergleichens das Vergleichen der Anfangseinschaltimpulsdauer mit der minimalen Impulszeit und mit der maximalen Impulszeit enthält, wobei der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das Einstellen des aufsummierten Fehlers gleich der Anfangseinschaltimpulsdauer minus der minimalen Impulszeit enthält und der Schritt des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf null enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer kleiner als die minimale Impulszeit ist, und der Schritt des Identifizierens eines aufsummierten Fehlers das Einstellen des aufsummierten Fehlers gleich der Anfangseinschaltimpulsdauer minus der maximalen Impulszeit enthält und der Zeit des Änderns des Anfangseinschaltimpulses das Einstellen der Dauer des geänderten Einschaltimpulses auf die Trägerzyklusdauer enthält, wenn die Anfangseinschaltimpulsdauer größer als die maximale Impulszeit ist.
  14. Vorrichtung zur Verwendung mit einer Motorsteuereinheit (57), die Einschaltimpulse zum Steuern eines Wechselrichters (52) erzeugt, wobei der Wechselrichter (52) eine Erregerspannung an einen Motor (54) liefert, die den Einschaltimpulsen entspricht, wobei die Spannung eine maximal beabsichtigte Amplitude aufweist, wobei die Vorrichtung dazu dient, eine Erregerspannungs-Überspannung durch Modifizieren der Einschaltimpulse im Wesentlichen zu beseitigen, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
    a) einen Prozessor zum Identifizieren von Eigenschaften eines Anfangseinschaltimpulses;
    b) einen Komparator (60) zum Vergleichen der Anfangsimpulseigenschaften mit einer Menge von Überspannungseigenschaften, von denen bekannt ist, dass sie eine Überspannung veranlassen;
    c) eine erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78), um den Anfangseinschaltimpuls in der Weise zu ändern, dass der geänderte Anfangseinschaltimpuls keine Überspannung veranlasst, und den geänderten Einschaltimpuls für die Wechselrichtersteuerung zu liefern, wenn die Anfangsimpulseigenschaften an die Menge von Überspannungseigenschaften angepasst sind,
    gekennzeichnet durch
    d) eine Fehleridentifizierungseinrichtung (76) zum Identifizieren eines aufsummierten Fehlers, der dem geänderten Einschaltimpuls entspricht; und
    e) eine zweite Impulsmodifizierungseinrichtung (74) zum Modifizieren des Einschaltimpulses, dem geänderten Einschaltimpuls folgend, in Abhängigkeit von dem aufsummierten Fehler zum Erzeugen eines zusammengesetzten Einschaltimpulses, wobei der zusammengesetzte Einschaltimpuls als der nächste Anfangseinschaltimpuls an den Prozessor geliefert wird.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Fehleridentifizierungseinrichtung (76) den aufsummierten Fehler durch Subtrahieren der geänderten Einschaltimpulsdauer von der Anfangseinschaltimpulsdauer identifiziert.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die zweite Impulsmodifizierungseinrichtung (74) den Einschaltimpuls durch Addieren des aufsummierten Fehlers zu dem Impuls, dem geänderten Einschaltimpuls folgend, modifiziert.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit (57) einen Komparator (60) enthält, der ein Referenzsignal mit einem Trägersignal vergleicht, um die folgenden Einschaltimpulse zu liefern, wobei jeder folgende Einschaltimpuls gekennzeichnet ist durch eine Einschaltzeit, die eine Dauer aufweist, die zwischen null und der Dauer der Trägerperiode liegt, wobei die Menge von Überspannungseigenschaften eine minimale Impulszeit und eine maximale Impulszeit enthält, die den minimalen und den maximalen Impulsdauern entsprechen, die auftreten können, ohne zu veranlassen, dass eine Überspannung auftritt, und wobei der Komparator (60) die Anfangseinschaltimpulsdauer mit wenigstens einer Teilmenge des Werts null, der Trägerperiodendauer, der minimalen Impulszeit und der maximalen Impulszeit vergleicht und die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) die Anfangsimpulsdauer durch Subtrahieren des Werts null oder der Trägerimpulsdauer oder der minimalen Impulszeit oder der maximalen Impulszeit von der Anfangsimpulsdauer ändert, wenn die Anfangsimpulsdauer größer als die maximale Impulszeit oder kleiner als die minimale Impulszeit ist, und wobei die Fehleridentifizierungseinrichtung (76) den aufsummierten Fehler dadurch identifiziert, dass sie den aufsummierten Fehler auf einen Wert null oder auf die Trägerperiodendauer oder auf die minimale Impulszeit oder auf die maximale Impulszeit einstellt, wenn die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) die Anfangsimpulsdauer in dieser Reihenfolge durch Subtrahieren des Werts null, der Trägerperiodendauer, der minimalen Impulszeit oder der maximalen Impulszeit von der Anfangsimpulsdauer ändert.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) den geänderten Impuls gleich dem Wert null einstellt, wenn die Anfangsimpulsdauer kleiner als null ist, die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) den geänderten Impuls gleich der Trägerperiodendauer einstellt, wenn die Anfangsimpulsdauer größer als die Trägerperiodendauer ist, die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) den geänderten Impuls gleich der minimalen Impulszeit einstellt, wenn die Anfangsimpulsdauer kleiner als die minimale Impulszeit und größer als null ist, und die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78) den geänderten Impuls gleich der maximalen Impulszeit einstellt, wenn die Anfangsimpulsdauer größer als die maximale Impulszeit und kleiner als die Trägerperiodendauer ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Komparator (60), die erste Impulsmodifizierungseinrichtung (78), die Fehleridentifizierungseinrichtung (76) und die zweite Impulsmodifizierungseinrichtung (74) durch ein Programm implementiert sind, das in dem Prozessor ausgeführt wird.
EP04002804A 2003-02-12 2004-02-09 Verfahren und Vorrichtung zum Unterdrücken von Überspannungsimpulsen eines gesteuerten pulsbreitenmodulierten Wechselrichters Expired - Lifetime EP1447904B1 (de)

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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7145300B2 (en) * 2003-05-05 2006-12-05 International Rectifier Corporation Multi-axis AC servo control system and method
JP4312760B2 (ja) * 2003-08-25 2009-08-12 三菱電機株式会社 電力変換装置の制御装置
JP4581574B2 (ja) * 2004-09-08 2010-11-17 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
US20060066274A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Valeo Electrical Systems, Inc. Overmodulation of electric motor in power steering system
US7106025B1 (en) * 2005-02-28 2006-09-12 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cancellation of dead time effects for reducing common mode voltages
US7286375B1 (en) * 2007-01-23 2007-10-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Dead-time compensation method for electric drives
US7738267B1 (en) 2009-01-07 2010-06-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for common-mode voltage reduction in AC drives
US7881081B1 (en) 2010-04-16 2011-02-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for reducing AC drive common-mode currents
WO2011135696A1 (ja) * 2010-04-28 2011-11-03 株式会社 日立製作所 電力変換装置
US8223511B2 (en) 2010-06-07 2012-07-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Common mode voltage reduction apparatus and method for current source converter based drive
US8503207B2 (en) 2010-09-29 2013-08-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Discontinuous pulse width drive modulation method and apparatus for reduction of common-mode voltage in power conversion systems
US8488345B2 (en) 2010-12-01 2013-07-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Pulse width modulation control method and system for mitigating reflected wave effects in over-modulation region
EP2655871B1 (de) * 2010-12-23 2016-03-09 Vestas Wind Systems A/S Verfahren zum betreiben einer windturbine sowie system dafür
US9362839B2 (en) 2011-02-09 2016-06-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter with common mode voltage reduction
US8379417B2 (en) 2011-07-06 2013-02-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter and integrated DC choke therefor
JP5776496B2 (ja) * 2011-10-31 2015-09-09 富士電機株式会社 電力変換装置
DE102011118044A1 (de) * 2011-11-09 2013-05-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Motors mittels Pulsweitenmodulation (PWM)
US9054599B2 (en) 2012-03-15 2015-06-09 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter and integrated DC choke therefor
US9425705B2 (en) 2012-08-13 2016-08-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for bypassing cascaded H-bridge (CHB) power cells and power sub cell for multilevel inverter
US9240731B2 (en) 2013-03-18 2016-01-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power cell bypass method and apparatus for multilevel inverter
US9520800B2 (en) 2014-01-09 2016-12-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multilevel converter systems and methods with reduced common mode voltage
US9325252B2 (en) 2014-01-13 2016-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multilevel converter systems and sinusoidal pulse width modulation methods
US9559541B2 (en) 2015-01-15 2017-01-31 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular multilevel converter and charging circuit therefor
US9748862B2 (en) 2015-05-13 2017-08-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. Sparse matrix multilevel actively clamped power converter
US9812990B1 (en) 2016-09-26 2017-11-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Spare on demand power cells for modular multilevel power converter
WO2019146437A1 (ja) * 2018-01-25 2019-08-01 株式会社豊田自動織機 インバータ装置
US10158299B1 (en) 2018-04-18 2018-12-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Common voltage reduction for active front end drives
DE102018121888A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Danfoss Power Electronics A/S Verfahren zum Einstellen eines Wechselrichters, der über einen du/dt-Filter mit einem Elektromotor verbunden ist
US11211879B2 (en) 2019-09-23 2021-12-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Capacitor size reduction and lifetime extension for cascaded H-bridge drives
US11342878B1 (en) 2021-04-09 2022-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Regenerative medium voltage drive (Cascaded H Bridge) with reduced number of sensors

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3370107D1 (en) * 1982-09-07 1987-04-09 Hitachi Ltd Control apparatus for ac motors
US4904919A (en) * 1988-06-21 1990-02-27 Allen-Bradley Company, Inc. Dual mode control of a PWM motor drive for current limiting
US5625550A (en) * 1994-09-27 1997-04-29 Allen-Bradley Company, Inc. Apparatus used with AC motors for compensating for turn on delay errors
US5610806A (en) * 1995-06-19 1997-03-11 Allen-Bradley Company, Inc. Pulse width modulation method for driving three phase power inverter/converter switches with balanced discontinuous phase commands
US5736825A (en) * 1996-06-25 1998-04-07 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for linearizing pulse width modulation by modifying command voltges
US5671130A (en) * 1996-08-23 1997-09-23 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for controlling voltage reflections using a motor controller
US5706186A (en) * 1996-09-23 1998-01-06 Allen-Bradley Company, Inc. Hybrid pulse width modulation method and apparatus
US5811949A (en) * 1997-09-25 1998-09-22 Allen Bradley Company, Llc Turn-on delay compensator for motor control
US5912813A (en) * 1997-10-01 1999-06-15 Allen-Bradley Company, Llc Method and apparatus for controlling reflected voltage using a motor controller
US6014497A (en) * 1997-10-01 2000-01-11 Allen-Bradley Company, Llc Method and apparatus for determining a critical dwell time for use in motor controls
US5990658A (en) * 1998-01-22 1999-11-23 Allen-Bradley Company, Llc Apparatus for controlling reflected voltage on motor supply lines
US6023417A (en) * 1998-02-20 2000-02-08 Allen-Bradley Company, Llc Generalized discontinuous pulse width modulator
US6541933B1 (en) * 2001-11-20 2003-04-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Angle control of modulating wave to reduce reflected wave overvoltage transients

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